Trois ans après avoir volé avec sa bande plus de 160 millions de dollars au propriétaire de casinos de Las Vegas Terry Benedict, Danny Ocean vit retiré avec son épouse Tess, qui est enceinte de plusieurs mois. Mais il est contraint de reprendre du service lorsque Benedict retrouve sa trace.
Se montrant très menaçant, l'homme d'affaires exige de ravoir son argent, plus les intérêts. Pour le rembourser, Danny réunit son ancienne équipe et planifie une série de cambriolages à Amsterdam, Paris et Rome.
Mais les choses ne seront pas aussi simples qu'à Las Vegas, les voleurs étant pourchassés sans relâche par la détective d'Europol Isabel Lahiri, une ancienne flamme de Rusty Ryan, le bras droit de Danny. De plus, ce dernier doit composer avec un rival, le redoutable François Toulour.